Cedric, il computer a nanotubi

Un prototipo in grado di cambiare le sorti del mercato dei seminconduttori. Mettendo il carbonio all'interno delle CPU
Un prototipo in grado di cambiare le sorti del mercato dei seminconduttori. Mettendo il carbonio all'interno delle CPU

Fa soltanto una cosa, ma la sa fare bene: Cedric , come è stato soprannominato il prototipo realizzato dalla Stanford University , è un semplice computer in grado di eseguire una singola operazione e un totale di una ventina di istruzioni. Eppure si tratta di una delle più notevoli realizzazioni degli ultimi anni, poiché Cedric è realizzato con dei nanotubi di carbonio . La scoperta è stata presentata sull’ultimo numero di Nature .

Come spiegato dai ricercatori nell’articolo, l’unica operazione eseguita da Cedric è la SUBNEG : il processore raccoglie un valore da un indirizzo in memoria, lo sottrae da un numero presente in un secondo indirizzo, mette il risultato nel secondo indirizzo; se il valore è negativo ricomincia il ciclo da un terzo indirizzo. Non si tratta di un’operazione particolarmente significativa, ma ha il pregio di essere Turing completa: ovvero può essere impiegata per creare una Macchina di Turing universale , e la giusta combinazione di elementi SUBNEG è potenzialmente in grado di eseguire qualsiasi istruzione . Infatti il team ha messo in piedi un vero e proprio sistema operativo rudimentale che gira su questo nuovo tipo di hardware, e mostrato varie funzioni tipiche di un processore tradizionale come un contatore e un ordinamento di interi.

Per ottenere questo risultato, a Stanford hanno deciso di sacrificare prestazioni e qualità della realizzazione: Cedric non è un campione di velocità, funziona a 1KHz, e non sfrutta un singolo nanotubo per ridurre al massimo le dimensioni dei chip. Per realizzare un singolo transistor hanno usato centinaia di nanotubi (senza distinguere tra quelli completamente conduttivi e solo seminconduttivi) in modo tale da garantire il funzionamento: la velocità di elaborazione parrebbe essere stata invece condizionata dalle misure effettuate dai ricercatori, che hanno condizionato il design dell’esperimento compromettendone le performance.

Il lavoro su Cedric non è insomma l’anticamera di un processore da immettere nel mercato a breve termine. Tuttavia il suo impiego potrebbe garantire una prospettiva ai produttori di semiconduttori in cerca del successore del silicio: fino a oggi erano stati incontrati alcuni problemi nel riuscire a ottenere transistor funzionanti a base di nanotubi, per via della mancata crescita in parallelo delle strutture in fase di lavorazione. Nonostante il prodotto Stanford non sia “puro”, con circa il 0.5 per cento di nanotubi cresciuti in diagonale, funziona correttamente e permette anche di eliminare i difetti legati alla conduttività che sviluppano alcuni nanotubi: semplicemente, le parti “impure” vengono fatte letteralmente evaporare facendovi scorrere all’interno l’elettricità.

Cedric al momento è realizzato a un livello di miniaturizzazione di 8 micron (8.000 nanometri), con lo stato dell’arte che invece viaggia attorno ai 24-32nm: abbattere questo gap non sarà un processo privo di difficoltà, ma in passato altri ricercatori hanno già dimostrato la fattibilità di transistor al carbonio da circa 10 nanometri. Intel, IBM e le altre grandi aziende del settore di certo proveranno presto a replicare il lavoro di Stanford nei propri laboratori.

Luca Annunziata

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26 09 2013
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